CN205028732U - 一种表面贴装型高分子esd保护元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种表面贴装型高分子ESD保护元件，包括基板、高分子压敏材料、表面焊盘、由一条狭缝分割一块金属箔形成的两片电极，所述表面焊盘分别与两片电极相连接，所述高分子压敏材料位于所述狭缝中且被密封在基板内部。本实用新型具有性能稳定、结构简单、成本低的优点。

Description

一种表面贴装型高分子ESD保护元件

技术领域

本实用新型涉及静电防护用电子元器件，尤其涉及一种外界静电冲击(ESD)高分子保护元件。

背景技术

功能高分子材料是目前材料科学研究的热点，具有电压敏感特性的高分子压敏材料便是其中的佼佼者，迄今学术界产业界都在踊跃地对它进行研究开发。所谓的高分子压敏材料就是指这种复合高分子材料的电阻随两端电压变化而呈非线性变化，也就是说，当施加在其两端的电压小于某个特定电压值时，材料为绝缘体，电阻很大；当施加在其两端的电压大于这个特定电压值时，材料转变为导体，电阻很小。

集成电路(IC)技术的在电子领域得到越来越广泛的应用，但是这种半导体器件对外界影响敏感程度非常高，易于受到由外界静电冲击(ESD)引起的过电压损害。当集成电路受到高达数千伏的静电冲击时，将造成高达几十安培的瞬间放电尖峰电流。瞬间大电流会对IC造成严重损伤，从而导致整台电子设备的工作故障，带来重大经济损失。目前集成电路常用保护电路有箝位二极管，压敏电阻，稳压管，TVS二极管等。但是，由于ESD防护元件并联在电路中使用，这就要求其结电容要尽可能的小，尤其是对于高频线路中，较高的结电容会造成信号噪音，影响IC的正常工作。

使用高分子压敏材料制成的高分子ESD保护元件，是一种新的解决方案，特点是没有极性，安装简单，最主要的是结电容小，非常适合高频线路中应用。但是，目前出现的高分子ESD保护元件有些结构简单，但是稳定性差，有些稳定性好，但是结构复杂，生产加工困难。

如中国实用新型专利申请CN1588577A公开了一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件及其制造方法，它由底层的基板、中间的高分子复合电压敏感材料层和贴覆在其上的金属箔片构成，金属箔片被从中间切断，形成两片电极板。这种结构虽然也可以达到减小结电容的目的，但由于高分子复合电压敏感材料是直接暴露在空气中的，因此耐候性差，稳定性不高。现有技术中其他的表面贴装型高分子复合电压敏感元件一般是将两个电极间切割出一定的形状，用于放置高分子复合电压敏感材料，但是此种设计使得两个电极放电时电位不同，高分子复合电压敏感材料容易击穿不彻底，而且制造工艺也更加复杂、成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种性能稳定，结构简单，易于击穿的表面贴装型高分子ESD保护元件，以克服现有技术存在的缺陷。

实现上述目的的技术方案是：

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种表面贴装型高分子ESD保护元件，包括基板、高分子压敏材料、表面焊盘、由一条狭缝分割一块金属箔形成的两片电极，所述表面焊盘分别与两片电极相连接，所述高分子压敏材料位于所述狭缝中且被密封在基板内部。

本实用新型的进一步特征为，所述基板分为上基板和下基板，所述金属箔和高分子压敏材料设置于上下基板之间。

本实用新型的进一步特征为，所述基板的两端都设有导电端头，所述导电端头同时连接上下表面焊盘和一片电极。

本实用新型的进一步特征为，所述基板的两端各设有一个半圆孔，所述导电端头由设在半圆孔壁上的金属镀层构成。

本实用新型的进一步特征为，所述表面焊盘由金属镀层构成。

本实用新型的进一步特征为，所述基板为高分子树脂基板。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：

1、本实用新型产品结电容小，可以承受大电流，并且结构也很简单，易于加工制造。

2、本实用新型提供的保护元件中，由一条狭缝分割一块金属箔形成的两片电极，两片电极的间距始终保持不变，放电时电位相同，使得填充于狭缝中的高分子压敏材料更容易被彻底击穿，保护效果更好。

3、本实用新型提供的保护元件中，高分子压敏材料直接填充于狭缝中，因而无需另外在电极上打孔，制造工艺更加简单，节省成本。

4、本实用新型提供的保护元件具有层数更少，因此结电容更低，在高频线路中不影响电平信号。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型一种表面贴装型高分子ESD保护元件第一种实施例的立体外观图。

图2是本实用新型一种表面贴装型高分子ESD保护元件第一种实施例的剖视图。

图3是本实用新型一种表面贴装型高分子ESD保护元件电极部分的结构示意图。

图4是本实用新型一种表面贴装型高分子ESD保护元件第二种实施例的立体外观图。

图5是本实用新型的一种表面贴装型高分子ESD保护元件在制造过程中最后切割前的状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型保护元件的第一种实施例如图1、图2、图3所示，它包括基板5、高分子压敏材料6、表面焊盘1和电极7，其中电极部分的结构如图3所，下基板51的上面贴覆一张铜箔，狭缝9将表面的铜箔分割为相互隔离的两半，形成两片电极7。高分子压敏材料6就填充在狭缝9内，并与两片电极7相接触。基板5分为上基板和下基板，将金属箔电极7、和高分子压敏材料6夹中间。基板均由高分子树脂与填充材料构成，也可以没有填充材料，高分子树脂有：酚醛树脂，环氧树脂，聚酰亚胺树脂，聚四氟乙烯树脂，双马来酰亚胺三嗪树脂，热固性聚苯醚类树脂，聚酯树脂等；填充材料有纸，玻璃纤维布，芳酰胺纤维非织布等。

高分子压敏材料6由高分子聚合物、导电填料、绝缘填料和半导体填料混合而成，所述的高分子聚合物包括：有机硅树脂，环氧树脂等；所述的导电填料包括：各种金属粉末，比如镍粉，铜粉，铝粉，银粉，不锈钢粉等；也可以是其他导电粉末，比如炭黑，石墨，碳化钛等；以及他们的混合物；所述的半导体填料包括：氧化锌，碳化硅等；所述的绝缘填料包括二氧化硅，氧化铝，氧化钛，氢氧化铝，氢氧化镁，碳酸钙，高岭土等。

元件的两端各设有一个半圆孔3，半圆孔3的内壁上设有金属镀层，构成导电端头4，两片电极7分别与元件两端的导电端头4相连接，导电端头4又与元件上下表面的表面焊盘1相连接，从而使两端的表面焊盘1分别与两片电极7相连接导通。表面焊盘1也由金属镀层构成。表面焊盘1和导电端头4的金属镀层可以内层为铜外层为锡，或内层为铜外层为镍，或内层为铜中间层为镍外层为金。元件上下表面设有阻焊膜2，阻焊膜2可以由环氧树脂、聚酰胺、聚酯等高分子树脂材料构成，位于两端的表面焊盘1之间，可以起到绝缘的作用。

如图4所示，本实用新型的第二种实施例提供的保护元件，包括基板5、高分子压敏材料6、表面焊盘1和电极7，其中电极部分的结构如图3所，下基板51的上面贴覆一张铜箔，狭缝9将表面的铜箔分割为相互隔离的两半，形成两片电极7。高分子压敏材料6就填充在狭缝9内，并与两片电极7相接触。基板5分为上基板和下基板，将金属箔电极7、和高分子压敏材料6夹中间。基板均由高分子树脂与填充材料构成，也可以没有填充材料，高分子树脂有：酚醛树脂，环氧树脂，聚酰亚胺树脂，聚四氟乙烯树脂，双马来酰亚胺三嗪树脂，热固性聚苯醚类树脂，聚酯树脂等；填充材料有纸，玻璃纤维布，芳酰胺纤维非织布等。

高分子压敏材料6由高分子聚合物、导电填料、绝缘填料和半导体填料混合而成，所述的高分子聚合物包括：有机硅树脂，环氧树脂等；所述的导电填料包括：各种金属粉末，比如镍粉，铜粉，铝粉，银粉，不锈钢粉等；也可以是其他导电粉末，比如炭黑，石墨，碳化钛等；以及他们的混合物；所述的半导体填料包括：氧化锌，碳化硅等；所述的绝缘填料包括二氧化硅，氧化铝，氧化钛，氢氧化铝，氢氧化镁，碳酸钙，高岭土等。

元件的两端是平整的没有半圆孔，其整个端面均设有金属镀层，形成直的导电端头4，导通上下表面焊盘1和电极7。

上述表面贴装型高分子ESD保护元件可以采用如下方法制造：

将高分子聚合物、导电填料、绝缘填料和半导体填料按比例混合，用机械搅拌机连续搅拌，得到高分子压敏材料浆料。

取一张双面覆铜环氧树脂板(铜箔厚度0.018mm，树脂板厚度0.10mm)，利用蚀刻方法，在其中一面铜箔上雕刻出电极的形状，其中包括一条宽度0.10mm的狭缝，并将刻蚀好的金属箔面棕化处理。然后在狭缝内印刷前面制好的高分子压敏材料浆料，使其充满，并加热固化。

在上述印好高分子压敏材料的环氧树脂板上盖一层复合树脂板的半固化片，厚度0.10mm，然后再在上述半固化片外面盖一层单面粗糙化铜箔，铜箔厚度0.018mm，铜箔光亮面朝外，热压复合。

将上面得到的复合板材按照一定的排布，0.3mm孔径钻通孔，然后将打孔后的复合板材表面和圆孔内表面利用化学方法镀铜(镀层厚度0.01mm)，然后用蚀刻工艺除去两焊盘区之间的铜层，蚀刻前保护非蚀刻区，经过曝光、显影，形成正相图像，蚀刻完后退除保护层。然后，在镀铜区域及孔内表面再电镀锡层(镀层厚度0.02mm)。

在表面没有金属层的部位印刷环氧树脂绿油，加热100℃固化1小时，形成阻焊膜。此时的复合板材如图5所示，最后，利用划片机按照图5中的切割线11进行切割，得到带有半圆端孔的0402型最终产品。

如果制造没有半圆端孔的产品，只要将上述方法中钻0.3mm通孔的工序改为开一条窄槽，然后在复合板材表面和窄槽内表面利用化学方法镀铜即可，其余步骤都相同。最后切割时，一条切割线通过窄槽，将窄槽切分为两半，即形成直型导电端头的产品。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种表面贴装型高分子ESD保护元件，包括基板、高分子压敏材料、表面焊盘、由一条狭缝分割一块金属箔形成的两片电极，所述表面焊盘分别与两片电极相连接，其特征在于：所述高分子压敏材料位于所述狭缝中且被密封在基板内部。

2.根据权利要求1所述的一种表面贴装型高分子ESD保护元件，其特征在于：所述基板分为上基板和下基板，所述金属箔和高分子压敏材料设置于上下基板之间。

3.根据权利要求1所述的一种表面贴装型高分子ESD保护元件，其特征在于：所述基板的两端都设有导电端头，所述导电端头同时连接上下表面焊盘和一片电极。

4.根据权利要求3所述的一种表面贴装型高分子ESD保护元件，其特征在于：所述基板的两端各设有一个半圆孔，所述导电端头由设在半圆孔壁上的金属镀层构成。

5.根据权利要求1所述的一种表面贴装型高分子ESD保护元件，其特征在于：所述表面焊盘由金属镀层构成。

6.根据权利要求1所述的一种表面贴装型高分子ESD保护元件，其特征在于：所述基板为高分子树脂基板。